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Nouveau procédé de fabrication de cristaux

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Élément de base des émetteurs optiques, les cristaux sont omniprésents dans de nombreuses technologies récentes: lecteurs Dvd, CD, télécommandes, téléphones portables. La consommation de cristaux de liaison a doublé en dix ans et l'exigence de qualité des fabricants a beaucoup augmenté.

Ces cristaux sont des alliages d'arsenure de gallium, de phosphure d'indium ou de phosphure de gallium. Or, la fabrication de ces cristaux composés de deux éléments n'est pas facile. Le procédé utilisé jusqu'à présent était le "Procédé Bridgement". Dans un réacteur, les matériaux sont portés à près de 1200 °C puis refroidis doucement. Le point faible de ce procédé est que l'on ne peut pas observer son déroulement, ce qui rend tout contrôle impossible. Beaucoup de déchets sont donc produits.

Pour augmenter le rendement de fabrication, des chercheurs de l'Institut des Cristaux (IKZ) à Berlin ont développé un autre procédé de fabrication basé sur le "Procédé Czochralski" utilisé à partir de 1917 et jusque dans les années 60. Dans un four étanche au gaz, une tige est introduite dans une fonte de Gallium et d'arsenic puis est retirée doucement tout en lui communiquant un léger mouvement de rotation. Il est possible d'atteindre des épaisseurs de 15 cm de cristal homogène et une longueur de 30 cm. Le principal écueil à éviter est la décomposition du cristal en deux phases solides correspondant aux deux matériaux le composant. Ainsi, une source d'arsenic a été ajoutée pour le contrôle de la pression tout en limitant au maximum les variations de température ("Vapour-Pressure Controlled Czochralski-Verfahren").

Plusieurs brevets ont été déposés pour plusieurs configurations techniques de ce procédé, qui fait figurer les chercheurs de cet institut à la pointe de la technologie dans ce domaine. Ce développement a été mené avec la participation a la fois du Ministère allemand de la Recherche et d'un partenaire industriel, Freiberger Compounds Materials (FCM).

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